IMPROVMENT THE SCIENCE EDUCATION IN PRIMARY AND SECONDARY

CLASSROOMS BY MEANS OF INQUIRY BASED LEARNING AND PROBLEM

BASED LEARNING

Conf.dr. ing. Lavinia Tofan

“Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi, Faculty of Chemical Engineering and Environmental Protection Environmental Engineering and Management Department,

Metode inductive de predare și învățare

•învățarea bazată pe investigare (IBL); •învățarea bazată pe probleme (PBL); •învățarea bazată pe proiect;

•predarea bazată pe studii de caz .

Set de observaţii, de date de interpretat, sau

cu o problemă complexă din viaţa

reală

Studiul acestora de către elevi

Necesitatea ca elevii să dispună de fapte şi principii călăuzitoare

Comparație între învățarea bazată pe investigație(IBL) și învățarea pe bază de problemă(PBL) din perspectiva celor mai relevante aspecte(Oguz–Unver și

Arabacioglu,2011)

INVESTIGAREA–COMPONENTA FUNDAMENTALĂ A STRATEGIILOR DIDACTICE NECONVENȚIONALE

Investigarea presupune o gamă largă de activităţi legate de curiozitatea noastră naturală în legătură cu lumea care ne înconjoară.

În contextul educaţiei, investigarea dobândeşte un scop specific de a-i ajuta pe elevi să dobândească o mai bună înțelegere asupra lumii prin angajarea lor activă în experiențe din viața reală.

Literatura conține numeroase abordări în definirea procesului de investigare, cea mai frecventă citare o are însă următoarea definiție, care se consideră că surprinde esența și presupune:

” o activitate multilaterală care implică efectuarea de observații; punerea de întrebări; consultarea tuturor surselor de informare disponibile pentru a vedea ceea ce este deja cunoscut; planificarea cercetărilor; revizuirea cunoștințelor deja existente în lumina evidenței experimentale; utilizarea de instrumente pentru a aduna, analiza și interpreta date; propunerea de răspunsuri, explicații și predicții; comunicarea rezultatelor. Investigarea necesită identificarea ipotezelor, utilizarea gândirii critice și logice și considerarea explicațiilor alternative”. (National Science Education Standards, 1996,p. 23).

Modelul procesului de investigație(Justice et.al, 2002)

Auto-reflecție și auto-evaluare

Confruntarea cu un subiect și elaborarea cunoștințelor de bază

Evaluarea datelor

Formularea unei întrebări

Determinarea cunoștințelor care trebuie cunoscute

Identificarea resurselor,colectarea

datelor

Evaluarea succesului

Comunicarea noilor înțelegeri

Sintetizare

Asumarea responsabilității pentru învățare

ÎNVĂȚAREA BAZATĂ PE INVESTIGARE (IBL)Invățării prin investigare îi este conferit atributul de ”artă a de interoga sau de a genera

întrebări” (Oguz–Unver și Arabacioglu, 2011). O comparație sugestivă între învățarea prin metodele tradiționale și învățarea prin investigare este prezentată în tabelul următor.

Metode tradiționale Învățarea prin investigareRolul profesorului

Distribuitor de cunoștințe- transmite informații;- comunică cu elevii;- orientează acțiunile elevului;- explică relațiile conceptuale;- cunoașterea profesorului este statică;- dirijează utilizarea de cărți, manuale etc.

Antrenor și facilitator -îi ajută pe elevi să proceseze informația;- comunică cu grupurile de elevi;;- antrenează acțiunile elevilor;- facilitează gândirea elevilor;- modelează procesul de învățare;- asigură utilizarea flexibilă de materiale;

Rolul elevului Receptor pasiv- înregistrează informația profesorului;- memorează informația;- îndeplinește indicațiile date de profesor;- vede în profesor o autoritate competentă

Cursant auto - dirijat-prelucrează informația;-interpretează, explică, face ipoteze;-își planifică propriile activități;-împarte autoritatea cu alții

Munca elevului Activități prescrise de profesor - ia notițe;- toți elevii îndeplinesc aceleași sarcini;- profesorul dirijează sarcinile

Învățare dirijată de elev -își dirijează propria învățare;-sarcinile elevilor sunt foarte variate;-își planifică și orientează propriile sarcini;-subliniază raționamentul, citirea și scrierea pentru semnificație, rezolvare de probleme, construcție din structurile cognitive deja existente și explicarea problemelor complexe.

Elementele definitorii ale IBL(Chiarotto, 2011).

Caracteristicile învățării bazată pe investigare

Indiferent de modul de definire, este unanim recunoscut faptul că trăsăturile specifice învățării prin investigare sunt rezultatul interdependenței celor trei elemente”cheie” ale acesteia și pot fi sintetizate astfel:1.Întrebările– ”inima” învățării prin investigare;2.Profesorul - facilitator al învățării3.Elevul– cursant auto–dirijat

Întrebările – ”inima” învățării prin investigare

Procesul de învățare bazată pe investigare gravitează în jurul întrebărilor. După cum rezultă din figura alăturată, învățarea prin investigare începe cu o întrebare și este susținut de întrebările generate în cursul desfășurării sale ciclice.

Profesorul- facilitator al învățării

Rolul profesorului

Investigația se bazează pe procesul de gândire al cursanților

Să fie un camarad.Să aibă curajul să spună: ” Nu știu. Hai să aflăm”

Să fie atent la momentele dificile

ce decurg din problemele de

înțelegere

Să ofere oportunități pentru ca elevii să-și expună cunoștințele în diferite moduri (de ex vizuală, scrisă, orală, etc)

Ghidul elevilor la o varietate de resurse care îi vor ajuta în investigarea întrebărilor lor (de exemplu, cărți, surse de experți, experiențele în teren, etc)

Se documentează și reflectează asupra

întrebărilor și ideilor elevilor.

Facilitarea discursurilor frecvente în procesul de

clădire a cunoștințelor

Stabilirea unui mediu de securitate

psihologică

Să știe și să se concentreze pe conceptele-cheie

Să încurajeze și să sugereze elevilor cum să-și investigheze ideile

Să planifice procesul de predare într-un

mod flexibil şi receptiv

Elevul – cursant auto – dirijat Rolul activ al elevilor în învățarea bazată pe investigare este descris în literatura de

specialitate ca”auto – împuternicire”. Aceasta le afectează într-un mod extrem de pozitiv percepția asupra învățării și se concretizează în: (Washington Virtual Classroom, 2005):•acceptarea unei ”invitații la învățat” și angajarea spontană și totală în procesul de explorare;

•planificarea și realizarea de investigații;•comunicare într-o varietate de modalități;

•propunerea de explicații și soluții și construirea de concepte;•generarea de întrebări;•utilizarea de observații;

•critica activităților desfășurate și a soluțiilor propuse.

Elevul – cursant auto – dirijat Rolul activ al elevilor în învățarea bazată pe investigare este descris în literatura de

specialitate ca”auto – împuternicire”. Aceasta le afectează într-un mod extrem de pozitiv percepția asupra învățării și se concretizează în: (Washington Virtual Classroom, 2005):•acceptarea unei ”invitații la învățat” și angajarea spontană și totală în procesul de explorare;

•planificarea și realizarea de investigații;•comunicare într-o varietate de modalități;

•propunerea de explicații și soluții și construirea de concepte;•generarea de întrebări;•utilizarea de observații;

•critica activităților desfășurate și a soluțiilor propuse.

Chimie Liceu (2005)

Cinci școli din County; au fost selectate aleator pentru a implementa studiul chimiei pe baza unui program de învățare prin investigare și au fost comparate cu alte cinci școli din învățământ tradițional

Lynch, S. ș.a. 2005

Mate-matică

Tehno-logie

Liceu Proiectul Einstein în Green Bay,Wisconsin, este un program de colaborare între școlile din nord-estul Wisconsin. Acesta este dedicat îmbunătățirii calității instruirii în matematică, știință și tehnologie și are la bază principiile învățării bazate pe investigare.Proiectul Einstein a fost comandat pentru a evalua eficiența învățării prin investigare, pe baza analizei rezultatelor copiilor din unitățile studiate față de abordarea clasică a științei pe bază de manual.

The Einstein Project

Stiințeale pămân-tului

Liceu(2008)

Acest studiu a fost efectuat în rândul elevilor din clasele de liceu pentru a explora nivelul de investigare științifică în domeniul științelor pământului Pentru acest studiu, s-au observat și filmat activitățile a trei clase, de la care au fost colectate materialele didactice, manualele și notele elevilor.

Oh.J.A.,ș.a. 2008

Științe Ciclul primar(2010)

Un alt studiu care și-a propus să examineze schimbările în practica predării științelor, este cel efectuat în cadrul programului ”Prima Conexiune”.Studiul s-a axat pe activitatea a doi profesori ai unei școli primare din Queensland, Australia, la care învață copii cu vârstele cuprinse între 4,5 pâna la 12 ani. Cei doi profesori au lucrat în tandem la implementrea programei de științe pe o perioadă de 6 luni. Datele au fost colectate pe bază de interviuri și observare pe parcursul orelor, după care au fost analizate pentru a identifica temele comune.

Fittel, D.,2010

Mate-matică și științe

Ciclul primar (2011)

” Cercetarea a fost realizată pe un eşantion de 93 de cadre didactice din învăţământul primar, şi pe un eşantion de 208 elevi. Desfăşurarea experimentului a fost integrată organic în procesul de învăţământ, respectiv în procesul de predare-învăţare de la clasele a III-a şi a IV-a, respectându-se curriculumul oficial. Evaluările eşantioanelor sunt realizate în toate etapele experimentului pe baza testelor aplicate. Astfel sunt investigate capacităţi / competenţe, din perspectiva funcţională a cunoştinţelor achiziţionate de către elevi, în domeniile matematică şi ştiinţe ale naturii, esenţiale în viaţa de zi cu zi. Activităţile didactice organizate şi desfăşurate cu eşantioanele experimentale au fost în număr de 24 ore pentru matematică şi 20 de ore la ştiinţe.”

DragoșViorel2011

Implementarea IBL în învățământul preuniversitar

ÎNVĂȚAREA BAZATĂ PE PROBLEMĂ”Capabilitățile” dezvoltate prin învățarea bazată pe problemă( Engel, 1991;

Woods, 1995) Conștientizarea(ascultarea atentă)

Preferința personală

pentru instruire

Definirea problemelor reale( scopuri,

misiune, viziune)

Soluționarea de probleme

Abilități de învățare(legi,

teorii, concepte)

Identificarea elementelor

fundamentale dintr-o situație dată

De strategie (planificare)

Creativitate Luarea de decizii

Managementul stresului

Managementul timpului

Competențe de grup și de lider

Gestionarea schimbărilor

Abilități interpersonale

Confruntarea creativă cu un conflict

Gândirea critică și creativă

Adoptarea unei abordări

universale sau holistice

Practicarea empatiei

Colaborarea productivă în

grupuri sau echipe

Instruirea auto – dirijată

Instruirea auto – dirijată pe tot parcursul

vieții

Auto – evaluarea Obținerea de criterii

Indiferent de perspectiva din care este privită abordarea definirii, învățarea bazată pe problemă este o strategie educațională totală, care implică principii filozofice, elaborarea unui curricumulum, tutorialele și evaluările compatibile. (Barrett, 2005). În același timp, învățarea bazată pe problemă mai poate fi descrisă ca o formă de investigare deschisă, a cărei forță motrice este reprezentată de probleme.

Din perspectiva centrării sale pe problemă pentru motivarea învățării, învățarea bazată pe problemă schimbă ordinea procedurilor tradiționale de învățare.(White, 2002).

Angajarea problemei

Investigare

Definirea problemei

Soluționarea problemei

Dezbaterea problemei

Caracteristicile specifice învățării bazată pe problemăÎnvățarea bazată pe probleme se distinge în spectrul larg al metodelor de

instruire prin următoarele caracteristici ”cheie”:1.Problemele - ca stimul pentru învățare;2.Tutorii – ca facilitatori ai procesului de învățare;3.Munca în grupuri mici – ca stimul pentru interacțiuni

•Problemele – ca stimul pentru învățare Exemple de probleme pentru diferite nivele de învățământ preuniversitar, citate în literatura de specialitate:•Viața oceanului: școala elementară ( clasa a IIIa):” Sunteți responsabili să găsiți o cale (sau căi) de a stopa distrugerea oceanului, astfel încât viața plantelor sau animalelor pe care le-ați ales și cercetat să rămână o parte a comunității oceanului. Trebuie să găsiți o metodă prin care să arătați că metoda voastră de salvare a oceanului va ajuta nu numai specia aleasă de voi, ci și a tuturor celorlalte lucruri de care aceasta depinde și care sunt parte a comunității oceanului”( Barell, 2007)

•Construcția comunității - școala generală ( clasele VI – VIII – nevoi speciale)” O fabrică importantă a anunțat că își va deschide o secție nouă într-o zonă nedezvoltată. Fabrica va aduce beneficii majore unor categorii diverse de populație. Sunteți membri ai comunității care au responsabilități în dezvoltarea comunității, astfel încât trebuie să determinați facilități necesare funcționării optime a fabricii( administrație, educație, sănătate, servicii de urgență etc.” ( Desotelle și Lierman,2000)

Tutorii – ca facilitatori ai procesului de învățare

Reprezentarea schematică a ciclului de învățare bazată pe problemă (procesul tutorial) (Hmelo – Silver, 2004)

Munca în grupuri mici – ca stimul pentru interacțiuni

Structurile dintr-un grup mic

-Grupul mic este singurulmediu ”programat” de

învățare

-Cursanții au controlul procesului de

învățare.Tutorele este numai facilitatorul

acestui proces.

-Într-o sesiune cursanții trebuie să fie atât

cursanți cât și conducători.

-Urmează procesul tutorial.

-Cursanții identifică scopurile de învățare

-Cursanții își evaluează reciproc performanțele.

Procesele facilitate de mediul unui grup

Schimbul de idei

Schimbul de cunoștințe

Lucrul în echipă

Susținerea

Conflictul

Competiția

Schimbul de păreri

Participarea activă

Monitorizarea

Elaborarea

Feed-backul critic

Excluderea

Testarea ideilor/teoriilor

Modelarea

Evaluarea

Produși

Valorizarea unor prspective diferite

Dezvoltarea unui proces în grup/lucrul

în echipă/abilități interpersonale.

Sporirea entuziasmului și a

motivării.

Abilitate sporită în învățarea auto-dirijată.

Învățarea devine mai relevantă

Abilitate sporită în auto-evaluare.

Dezvoltarea cunoașterii ca parte a

comunității de practică

Studiu de caz • Chin, C., și Li-Gek, C. (2000). Implementing problem-based learning in biology. In Problem based learning: Educational innovation across disciplines, Selected papers from Proceedings of the 2nd Asia-Pacific Conference on Problembased Learning (pp. 136-145).

S-a realizat un studiu cu o durată de 18 săptamâni, cu subiectul”Nutriție” la disciplina biologie, într-o clasă de la o școală gimnazială de fete și cu vârsta de 15 ani. S-au format 9 grupuri (având câte 4-5 membri) pe baza preferințelor personale ale elevilor fâră a se ține seama de abilitățile lor. În afară de alegerea unui conducător de grup, nici un alt rol nu a fost atribuit vreunui alt membru al grupului. Unele părți ale proiectului s-au realizat în timpul prevăzut în programa școlară (35 minute/săptămână)

Scopul: încorporarea PBL într-o curiculă de biologie din gimnaziu.

Identificarea problemei de investigat-citirea a 9 studii şi articole de ziar-discuţii în grup, conturarea propriilor idei-discutarea căilor de formulare a unei probleme insuficient structurată

Săptămânile 1-3

Explorarea problemei-stabilirea agendei de învăţare-Identificarea resurselor pe care le pot utiliza-tipul de sarcini de îndeplinit (documentare, sondaje, interviuri, experimente de laborator)

Realizarea investigaţiei ştiinţifice-redefinirea problemei din prisma noilor informaţii-crearea unei pagini de forum pe internet

Coroborarea informaţiilor-raportare, planificarea sarcinilor viitoare-completarea observaţiilor în jurnalul de învăţare

Prezentarea informaţiilor, evaluarea profesorului şi autoreflecţia

-prezentare de 15 min.,sesiune de întrebări-evaluare şi autoevaluare

Săptămânile 4-6

Săptămânile 7-12

Săptămânile 13-16

Săptămânile 17-18

COMPARAȚIE ÎNTRE PERFORMANȚELE ȘCOLARE ALE UNOR ELEVI DIN CICLUL GIMNAZIAL LA ÎNVĂȚAREA ȘTIINȚEI PRIN INVESTIGARE (IBL) ȘI BAZATĂ PE PROBLEMĂ

(PBL)

Studiu de caz: Chen, Ching-Huei; Chen Chia-Ying, (2012) The Turkish Online Journal of Educational

Technology, 11(1), 113-122.

” Scop: compararea efectelor unei abordări de învățare prin investigare cu cea a unei abordări de

învățare bazată prin problemă asupra performanței școlare, atitudinii față de știință și abilității de

investigare ale unor elevi din ciclul gimnazial. Tema propusă a fost efectul de seră și s-a studiat într-un

mediu virtual.

Metodă

Participanții la studiu: 96 de elevi de clasa a șaptea, de la o școală generală din Taiwan. Elevii au

provenit din trei clase diferite, dar la care disciplina de științele naturii a fost predată de același profesor.

Studiul s-a desfășurat pe parcursul orelor din programa școlară. Vârsta medie a copiilor a fost de 12 ani și

trei luni. Au fost 45 de băieți și 51 de fete.

Materiale: Toți cei 96 de elevi au avut acces la website educațional despre științele naturii. Acest

website a conținut 5 elemente:

1. Știri despre evenimentele desfășurate în timpul colectării datelor.

2. Resurse- resurse de pe internet unde elevii au găsit informații relevante despre subiectul studiat

(efectul de seră)

3. Curs: material didactic în sprijinul elevilor.

4. Simulare: o pagină online de simulare a fizicii, chimiei, biologiei, științelor pământului și

matematicii(PhET)

5. Evaluare și supraveghere: pagină online pe care elevii au completat pre-testele, post-testele și toate

chestionarele.

Instrumente de evaluare. Pre-testul și post-testul au fost de tip grilă cu 20 de întrebări notate fiecare

cu câte cinci puncte.

Cunoașterea membrilor grupului

Stabilirea sarcinilor la computer

Informare asupra-scopului general al studiului-procedurilor-materialelor didactice

Completarea individuală a unui pre-test(15-20 minute)

Activități Specifice IBL, PBL, tradițional

Evaluarea finală prin post-test

ProcedurăÎn acest studiu, cele trei clase de participanți au fost împărțite aleatoriu în trei

grupuri: grupul de învățare bazat pe problemă (N=31 elevi), grupul de învățare bazată pe investigare (N=33 elevi) și grupul de control (N=32 elevi). Fiecare grup a participat la studiu pe o perioadă de două săptămâni, două zile pe săptămână, o oră și 45 minute în fiecare zi de studiu. Metodologia de lucru este reprezentată schematic în schema de mai jos.

Concluzii• Ambele abordări sunt eficiente în stimularea elevului în învățarea științelor.• Atât IBL cât și PBL au avut un impact semnificativ asupra atitudinii elevului în știință.• Prin comparațiile semnificative efectuate între IBL și PBL aplicate în același timp s-au adus contribuții teoretice și practice în literatura de specialitate.• Deși cele două abordări educaționale diferă prin gradul de contextualizare, rezultatele acestui studiu nu reflectă diferențe semnificative între IBL și PBL. • Practic, acest studiu reconfirmă efectele benefice ale aplicării IBL și PBL.• Printr-o implementare corespunzătoare a celor două abordări educaționale, profesorii pot stimula angajarea elevilor în noul context de învățare.• Concluziile acestui studiu ar trebui aprofundate prin studii suplimentare.

Vă multumesc pentru atenţie !